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Advancing supraglacial lake mapping in Antarctica: A deep learning approach using Sentinel-2 imagery

Koehler, Jonas und Baumhoer, Celia und Wouters, Bert und Lhermitte, S. und Dietz, Andreas (2026) Advancing supraglacial lake mapping in Antarctica: A deep learning approach using Sentinel-2 imagery. Environmental data science, 5, Seiten 1-24. Cambridge University Press. doi: 10.1017/eds.2026.10065. ISSN 2634-4602.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
15MB

Offizielle URL: https://www.cambridge.org/core/journals/environmental-data-science/article/advancing-supraglacial-lake-mapping-in-antarctica-a-deep-learning-approach-using-sentinel2-imagery/1BC6AFA930ED7D1522FEFFEC036F865F

Kurzfassung

With the ongoing effects of global warming, Antarctic supraglacial meltwater plays a critical role in ice-sheet instability. Spaceborne remote sensing provides a viable solution to detect surface melt in these vast and remote regions. Innovative deep learning image segmentation methods have the potential to improve supraglacial lake (SGL) mapping by adding spatial awareness to the mapping process, as currently established methods only consider the spectral variety of multispectral satellite data (Sentinel-1 and Landsat-8) on a per-pixel basis. In this study, we adapt a U-net image segmentation method to detect SGLs in Sentinel-2 data and quantify its performance in comparison to established mapping approaches in Antarctica. At a 90% probability threshold, the proposed workflow achieves a producer’s accuracy, user’s accuracy, and an F1 score of 0.915, 0.912, and 0.913, respectively. We compare the classification results to those of an established Random Forest classifier, and find that the U-net achieves better results in 13 of the 16 validation scenes. In a relative comparison with five established SGL products, the U-net approach maps, on average, the largest lake area, although there is disagreement between the datasets due to different data sources, cloud cover, and misclassification of some clouds as lakes. The main advantages of the developed approach are its capabilities to map lakes under thin clouds and ice, resulting in more continuous lake areas than conventional approaches, and a reduced number of input features required, which will be advantageous in future large-scale SGL mapping efforts.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/228621/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Advancing supraglacial lake mapping in Antarctica: A deep learning approach using Sentinel-2 imagery
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Koehler, Jonasjonas.koehler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6086-2364232410447
Baumhoer, CeliaCelia.Baumhoer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1339-2288NICHT SPEZIFIZIERT
Wouters, BertTU DelftNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lhermitte, S.KU Leuven, Leuven, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dietz, AndreasAndreas.Dietz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5733-7136232410449
Datum:5 August 2026
Erschienen in:Environmental data science
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:5
DOI:10.1017/eds.2026.10065
Seitenbereich:Seiten 1-24
Verlag:Cambridge University Press
ISSN:2634-4602
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Antarctica, supraglacial lakes, surface melt, deep learning, U-Net, Sentinel-2, remote sensing, earth observation
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
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DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Geowissenschaftl. Fernerkundungs- und GIS-Verfahren, R - Geoprodukte und -Systeme, Services, R - Künstliche Intelligenz
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum > Dynamik der Landoberfläche
Hinterlegt von: Baumhoer, Dr. Celia
Hinterlegt am:06 Nov 2026 08:52
Letzte Änderung:06 Nov 2026 08:52

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